20172018學(xué)年高中物理原子核第1節(jié)原子核的組成與核力教學(xué)案教科版選修

第1節(jié)原子核的組成與核力(對應(yīng)學(xué)生用書頁碼P32)、原子核的組成1?質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)為了探測原子核的結(jié)構(gòu)，1919年，盧瑟福做了用a粒子轟擊氮原子核的實驗，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。實驗表明質(zhì)子是原子核的組成部分。2?中子的發(fā)現(xiàn)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，預(yù)想核內(nèi)還有一種不帶電的中性粒子。 1932年，查德威克利用a粒子轟擊鈹時，證明了中子的存在。3.原子核的組成組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。 原子核的符號：ZX,其中X表示元素，A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)?；娟P(guān)系：核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)=核子數(shù)同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核互稱同位素。 如氫的三種同位素氕、氘、氚。二、 核力1?定義原子核內(nèi)相鄰核子之間的相互作用力，也稱強(qiáng)力。特點在原子核的線度內(nèi)，核力比庫侖力大得多。核力是短程力，當(dāng)兩核子中心距離大于核子本身線度時，核力幾乎完全消失。核力與電荷無關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子、中子與中子、質(zhì)子與中子之間的核力是相等的。 ［特別提醒］質(zhì)子越多的原子核需要更多的中子來維持核的穩(wěn)定， 在大而穩(wěn)定的原子核中，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)。三、 核反應(yīng)1.核反應(yīng)用一定能量的粒子轟擊原子核，改變原子核結(jié)構(gòu)的過程。核反應(yīng)方程用原子核符號描述核反應(yīng)過程的式子。書寫方程式的原則核反應(yīng)方程必須滿足反應(yīng)前、后質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)都守恒。

=判噺號思持?判斷：TOC\o"1-5"\h\z盧瑟福發(fā)現(xiàn)了中子。( )具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核稱為同位素。 ( )核反應(yīng)只改變核外電子數(shù)，不會改變原子核的結(jié)構(gòu)。 ( )答案：⑴X(2)V(3)X?思考：一個鉛原子質(zhì)量數(shù)為 207,原子序數(shù)為82,其核外電子有多少個？中子數(shù)又是多少？提示：鉛的原子序數(shù)為82,即一個鉛原子中有82個質(zhì)子，由于原子是電中性的，質(zhì)子與電子電性相反、電量相同，故核外電子數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同為 82個，根據(jù)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和的關(guān)系，鉛原子核的中子數(shù)為 207-82=125(個)。(對應(yīng)學(xué)生用書頁碼(對應(yīng)學(xué)生用書頁碼P32)|g|B| |原子核的結(jié)構(gòu)原子核的組成原子核是由質(zhì)子、中子組成的，質(zhì)子帶正電，電荷量 e=+1.6X1019C,質(zhì)量m=1.6726231X10-27kg。中子不帶電，質(zhì)量 mn=1.6749286X10-27kg。不同的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的個數(shù)并不一定相同。質(zhì)量數(shù)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)的質(zhì)子和中子質(zhì)量之和，原子核的質(zhì)量近似等于質(zhì)子(或中子)質(zhì)量的整數(shù)倍，通常用這個整數(shù)代表原子核的相對質(zhì)量，叫做原子核的質(zhì)量數(shù)。原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和。2?同位素定義：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置?；瘜W(xué)性質(zhì)的決定因素：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目，也決定了電子在核外分布的情況，進(jìn)而決定了這種元素的化學(xué)性質(zhì)。氫的同位素：氕(1H)，氘(1h)，氚(；H)。元素的化學(xué)性質(zhì)是由原子核外面的電子數(shù)決定的， 所以同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)， 但其物理性質(zhì)一般是不同的。=煤試應(yīng)用1?某種元素的原子核用Zx表示，下列說法正確的是( )原子核的質(zhì)子數(shù)為乙中子數(shù)為A原子核的質(zhì)子數(shù)為乙中子數(shù)為A-Z

c.原子核的質(zhì)子數(shù)為A中子數(shù)為ZD.原子核的質(zhì)子數(shù)為A-乙中子數(shù)為Z解析：選BAX中，A為質(zhì)量數(shù)，Z為質(zhì)子數(shù)；中子數(shù)應(yīng)為A-乙核反應(yīng)的規(guī)律與核反應(yīng)方程用原子核的符號來表示核反應(yīng)過程的式子稱為核反應(yīng)方程。一般用下列通式表示i+T—>I+Ri表示為入射粒子，T為靶原子核，R為生成的原子核，I為出射粒子。常見的幾個核反應(yīng)方程：；4n+2h > 1h(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)4Be+4He-->62C+On(發(fā)現(xiàn)中子)13ai+2h—>15p+On15p—>14si++ie(發(fā)現(xiàn)正電子)3?寫核反應(yīng)方程時應(yīng)注意的問題核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號連接，只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向。核反應(yīng)方程應(yīng)以實驗事實為基礎(chǔ)，不能憑空杜撰。核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會發(fā)生質(zhì)量的變化。里魏一點么％核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，但原子核的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化，即總質(zhì)量不守恒。TOC\o"1-5"\h\z2?下列核反應(yīng)方程中正確的是 ( )八238… 234 2 9 4… 12 192U—>90Th+1HB.4Be+2H—>6C+on234 234 0 31 30 0C.90Th >90Pa+1eD.15P >14Si++1e解析：選B根據(jù)核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒進(jìn)行分析。?門：?門：(對應(yīng)學(xué)生用書頁碼P33)|原子核的組成［例1］已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核質(zhì)量數(shù)是226。試問：鐳核中有幾個質(zhì)子？幾個中子？鐳核所帶的電荷量是多少？若鐳原子呈中性，它核外有幾個電子？B的勻⑷228Ra是鐳的一種同位素，讓226Ra和以相同的速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻［解析］原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、 核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的。 原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。由此可得：鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為 88,中子數(shù)(N)等于原子核的質(zhì)量數(shù)(A與質(zhì)子數(shù)(Z)之差，即N=A-Z=226—88=138。鐳核所帶電荷量Q=Ze=88x1.6x10—19C=1.41x10-17Co中性原子的核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為 88.2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動的向心力為洛倫茲力， 故有qvB=m^,r=m。兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故有「226226 113忘=228=114。［答案］見解析核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的， 組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是相同的， 所以原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍， 我們把核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量。||^ 卄核反應(yīng)方程的書寫［例2］完成下列各核反應(yīng)方程， 并指出哪個核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、 中子和正電子的。TOC\o"1-5"\h\z5°b+；h—>；3n+( )；Be+( )—>；2C+On《Al+( )—>?7Mg+1H⑷74N+4He—>87W( )238 23492U>9°Th+( )1；Na+( )—>1：Na+1H13AI+2He—>°n+( );15P-30si+( )［解析］(1)1°5B+2h—>；3N+On。9Be+；H—>126C+On此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子。13AI+°n—>12Mg+1H0⑷；4n+2h-->J7O+1H此核反應(yīng)使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。928U—>904Th+；He。

23 2 24 1⑹iiNa+1—>iiNa+iH⑺13ai+4H—>0n+15p（磷30放射性同位素）15p—>14si++ie（正電子）此核反應(yīng)首次發(fā)現(xiàn)了正電子。［答案］見解析書寫核反應(yīng)方程應(yīng)注意以下幾點：（1） 正確書寫各粒子的符號。（2） 反應(yīng)前后體系的總電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒。（3） 正確區(qū)分核電荷數(shù)與原子核的電荷量，原子核的質(zhì)量數(shù)與原子核的質(zhì)量的不同。（對應(yīng)學(xué)生用書頁碼（對應(yīng)學(xué)生用書頁碼P33)1?關(guān)于質(zhì)子與中子，下列說法中錯誤的是 （ ）A原子核由質(zhì)子和中子組成質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子盧瑟福發(fā)現(xiàn)了中子，并預(yù)言了質(zhì)子的存在盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在解析：選C原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子并預(yù)言了中子的存在，故AB、D項敘述正確，C項錯。2.以下說法中正確的是（ ）原子中含有帶負(fù)電的電子，所以原子帶負(fù)電原子核中的質(zhì)子數(shù)一定跟核外電子數(shù)相等用a粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核電荷量跟質(zhì)子電荷量之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子解析：選CD原子中除了帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，故 A錯；對于中性原子來說原子核中的質(zhì)子數(shù)才跟核外電子數(shù)相等，故 B不正確；正是用a粒子轟擊原子核的實驗才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確；因為絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核電荷量跟質(zhì)子電荷量之比，才確定原子核內(nèi)必還有別的中性粒子，故 D正確。12 3氫有三種同位素，分別是氕舊，氘舊，氚舊，則（ ）A它們的質(zhì)子數(shù)相等它們的核外電子數(shù)相等它們的核子數(shù)相等

D.它們的中子數(shù)相等解析：選AB氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相同，都為1，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，故中子數(shù)各不相同。故正確答案為 A、B。4．關(guān)于核力的說法正確的是( )核力同萬有引力沒有區(qū)別，都是物體間的作用核力就是電磁力核力是短程力，作用范圍在2fm左右核力與電荷有關(guān)解析：選C核力是短程力，超過2X10T5m,核力急劇下降幾乎消失，故C對；核力與萬有引力、電磁力不同，故 A、B不對；核力與電荷無關(guān)，故 D錯。5.在下列4個核反應(yīng)方程中，X表示質(zhì)子的是( )A.；5p—>?°Si+XB.293B.29328U■>23490Th＋Xl?+in—>12m葉X?7Al+4H-->15p+X解析：選C根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，選項 A中的X為正電子；選項B中的X為a粒子；選項C中的X為質(zhì)子；選項D中的X為中子。故C正確。6．下列說法正確的是( )質(zhì)子和中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等質(zhì)子和中子構(gòu)成原子核，原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù)，但中子數(shù)可以不同中子不帶電，所以原子核的總電荷量等于質(zhì)子和電子的總電荷量之和解析：選A質(zhì)子和中子的質(zhì)量不同，但質(zhì)量數(shù)相同， A對。質(zhì)子和中子構(gòu)成原子核，原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量數(shù)總和， B錯。同一種元素的原子核有相同的質(zhì)子數(shù)，但中子數(shù)可以不同，C錯。中子不帶電，所以原子核的總電荷量等于質(zhì)子總電荷量之和， D錯。7.據(jù)最新報道，放射性同位素欽^Ho,可有效治療癌癥，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是( )A．32BA．32C．99D．166解析：選A根據(jù)原子核的表示方法得核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)= 67,中子數(shù)為166—67=99,故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為 99—67=32,故A對，BCD錯。8．對核子結(jié)合成原子核的下列說法正確的是 ( )原子核內(nèi)的核子間均存在核力原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力當(dāng)n個核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時，其間“勢能”一定減小對質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用解析：選CD由于核力為短程力，只會發(fā)生在相鄰核子之間，由此知 A、B錯誤；當(dāng)n個核子靠近到核力作用范圍內(nèi)，而距離大于 0.8X10-15m核力表現(xiàn)為引力，在此過程核力必做正功，其間勢能必定減小，形成原子核后距離一般不小于 0.8X10T5m,故C正確；對質(zhì)子數(shù)較多的原子核，由于只有相鄰的質(zhì)子間才有核力，但各個質(zhì)子間均有很強(qiáng)的庫侖斥力，隨著質(zhì)子數(shù)的增加，其庫侖斥力增加，對于穩(wěn)定的原子核，必須存在較多的中子才能維系二者的平衡，故D正確。A29?原子核zX與氘核iH反應(yīng)生成一個a粒子和一個質(zhì)子，由此可知( )A.A=2,Z=1B.A=2,Z=2C.A=3,Z=3D.A=3,Z=2解析：選D本題考查核反應(yīng)方程的書寫，主要考查電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒。根據(jù)這兩點有方程A+2=4+1,Z+1=2+1，解得A=3,Z=2,D項對。寫出下列兩個核反應(yīng)的反應(yīng)方程。1273Al(鋁核)俘獲一個a粒子后放出一個中子：a粒子轟擊解析：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知：13AI+ 1A+On(2)^N+ 解析：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知：13AI+ 1A+On(2)^N+ ；H答案：見解析1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用 a粒子(；He)轟擊鈹(9Be)時，會產(chǎn)生一種看不見的、貫穿能力極強(qiáng)且不帶電的粒子,查德威克認(rèn)定這種粒子就是中子。寫出a粒子轟擊鈹核的核反應(yīng)方程。 若一個中子與一個靜止的碳核發(fā)生正碰，已知中子的質(zhì)量為 m、初速度為V0,與碳核碰后的速率為V